Retroscena
Puoi vedere attraverso i vestiti con una telecamera a infrarossi?
di David Lee
La fotografia a infrarossi attraverso i vestiti: la fisica che c'è dietro
16.6.2020
Traduzione: tradotto automaticamente
Perché non riesco a vedere attraverso i vestiti con la mia telecamera a infrarossi? Una breve lezione di fisica su nanometri, trasmittanza e arseniuro di indio e gallio.
Non riesco a vedere attraverso i vestiti con la mia telecamera a infrarossi. L'ho provato di recente. Il motivo è stato lo smartphone OnePlus 8 Pro, con il quale questo è presumibilmente possibile in determinate condizioni.
Questo divertente articolo non chiarisce la questione se sia generalmente possibile "vedere" attraverso i materiali con gli infrarossi - e se sì, perché. Leggendo i vostri commenti, mi sono reso conto che io stesso ho solo una mezza conoscenza della fisica.
Diamo un'occhiata più da vicino a questo argomento.
Cosa sono i colori?
In termini fisici, i colori sono onde luminose e queste sono un caso particolare di onde elettromagnetiche. In altre parole, si tratta di radiazioni elettromagnetiche con una specifica lunghezza d'onda.
Vediamo un colore diverso a seconda della lunghezza d'onda. Lo spettro dei colori in base alla lunghezza d'onda si presenta così:
La lunghezza d'onda più corta che possiamo ancora vedere appare di colore viola. Le lunghezze d'onda ancora più corte vengono quindi definite ultraviolette. Tuttavia, non sono viola, ma invisibili. All'altra estremità dello spettro, le onde visibili più lunghe sono rosse. Le onde ancora più lunghe sono quindi chiamate infrarossi.
Le lunghezze d'onda della luce visibile sono nell'intervallo dei nanometri a tre cifre (da 380 a 780 nm). Un nanometro è un milionesimo di millimetro o un millesimo di micrometro. Le onde elettromagnetiche possono essere descritte non solo in termini di lunghezza, ma anche di frequenza. Un'onda più corta ha una frequenza maggiore.
Diversi tipi di infrarossi, diverse telecamere
L'infrarosso copre la gamma da 780 nm a 1 millimetro, cioè 1.000.000 di nm. Lo spettro d'onda è quindi molto più ampio di quello della luce visibile. Per questo motivo è comune dividere le onde infrarosse in diverse categorie. Esistono varie suddivisioni, ecco quella comunemente utilizzata nei paesi anglosassoni.
| Designazione | Lunghezze d'onda |
|---|---|
| Vicino infrarosso (NIR) | 780-1400 nm |
| Infrarossi a lunghezza d'onda ridotta (SWIR) | 1400-3000 nm |
| Infrarossi di media lunghezza d'onda (MWIR) | 3-8 µm |
| Infrarossi a lunga lunghezza d'onda (LWIR) | 8-15 µm |
| Infrarossi lontani (FIR) | 15 µm-1000 µm |
Come esistono diverse gamme di infrarossi, esistono anche diverse telecamere a infrarossi.
Una "normale telecamera a infrarossi", che viene utilizzata per scattare queste tipiche immagini a infrarossi con le foglie bianche delle piante, è in grado di riprendere solo gli infrarossi vicini. Più precisamente, solo una parte del vicino infrarosso, ovvero le onde fino a 1100 nm.
La ragione è che questo è il motivo per cui le immagini sono state scattate.
Il motivo è il fotosensore. Non reagisce alle onde più lunghe. Questo ha a sua volta a che fare con il materiale semiconduttore utilizzato. Le fotocamere a infrarossi utilizzano gli stessi sensori delle fotocamere ordinarie e il silicio è sempre utilizzato.
Le telecamere a infrarossi sono talvolta chiamate anche telecamere a infrarossi, ma mappano una gamma di lunghezze d'onda completamente diversa. Una normale fotocamera non può essere convertita in una termocamera. Le termocamere, infatti, riproducono onde infrarosse molto più lunghe, spesso non più infrarosse. Il sensore deve essere costituito da un semiconduttore che risponde a queste lunghezze d'onda, ad esempio l'ossido di vanadio o il silicio amorfo.
Questa termocamera "vede" lunghezze d'onda da 8 a 14 μm. Ha una risoluzione di 220 x 160 pixel. Le termocamere hanno generalmente risoluzioni molto più basse rispetto alle normali fotocamere. In una certa misura, un dispositivo di questo tipo può vedere sotto i vestiti, ma solo nel senso che alcune parti del corpo sono più vicine ai vestiti e quindi sembrano più calde o sono effettivamente più calde.
Non è possibile ottenere una rappresentazione esatta dell'anatomia. In alcuni casi, l'immagine di un normale sensore fotografico viene scattata contemporaneamente e mescolata con l'immagine termica per mostrare meglio i contorni. Ma questi contorni non rivelano nulla di nascosto.
Anche gli smartphone Cat S60 e S61 dispongono di una termocamera. Tuttavia, la sua risoluzione estremamente bassa di 80×60 pixel rende impossibile in linea di principio registrare dettagli troppo intimi.
In questo confronto, la foto all'estrema sinistra è stata scattata con una normale fotocamera, quella al centro con una "normale fotocamera a infrarossi", cioè una normale fotocamera senza filtro IR. La foto all'estrema destra mostra onde infrarosse più lunghe che possono essere catturate solo con una speciale fotocamera SWIR. La caratteristica tipica delle foto SWIR è che tutte le persone hanno la pelle nera. Le fotocamere SWIR hanno un sensore fatto di arseniuro di indio e gallio. Inoltre hanno una risoluzione molto bassa. Per un ritratto di questo tipo, è necessario scattare un gran numero di foto e unirle insieme come un panorama.
Riflettenti, assorbenti e trasparenti
La maggior parte dei colori che vediamo non sono fonti di luce diretta, ma luce riflessa. Il colore di una superficie è dato dal fatto che solo alcune lunghezze d'onda vengono riflesse. Un colore arancione riflette le lunghezze d'onda tra 630 e 590 nm e assorbe il resto. Una carta bianca riflette tutte le lunghezze d'onda visibili, perché il bianco è la somma di tutti i colori della luce. Al contrario, il nero non riflette nulla, ma assorbe tutto. Tuttavia, esistono anche materiali che non assorbono né riflettono la luce. Sono trasparenti.
Molti materiali permettono il passaggio di alcune lunghezze d'onda, altri no. Ad esempio, il vetro è trasparente alla luce visibile, ma blocca la maggior parte della luce ultravioletta. Lo si può capire dal fatto che non ci si scotta dietro una lastra di vetro.
Esistono anche materiali che sono opachi alla luce visibile ma trasparenti alla luce infrarossa? Logico: il filtro passante per gli infrarossi per l'obiettivo.
Esiste un abbigliamento trasmissivo agli infrarossi?
La domanda interessante ora è: esistono materiali che agiscono come un filtro IR pass, anche nell'abbigliamento?
Un tessuto attraverso il quale una telecamera IR possa vedere dovrebbe avere le seguenti proprietà:
- Dovrebbe essere opaco alla luce visibile (380-780 nm). Dopotutto, le persone che indossano abiti trasparenti non hanno problemi a mostrare la propria pelle.
- Dovrebbe essere trasparente nella gamma da 780 a 1100 nm. Questo perché una normale telecamera a infrarossi è in grado di "vedere" solo in questa piccola gamma di onde infrarosse.
La poliammide 6.6, meglio conosciuta come nylon, ha la proprietà di essere trasparente a determinate onde infrarosse. Questo diagramma mostra a quali lunghezze d'onda ciò avviene.
Purtroppo, questo spettro - come tutti gli altri che ho trovato - non mostra esattamente la gamma rilevante per la fotografia IR. L'unità di misura utilizzata in questo caso è il cm-1, il che significa: 1 diviso per il rispettivo numero dà la lunghezza d'onda in cm. Lo spettro inizia a 1/4000 cm-1 = 0,00025 cm, ovvero 2500 nm. Ciò significa che la lunghezza d'onda più corta analizzata è già troppo lunga per una telecamera a infrarossi che riprende la gamma 780-1100 nm.
I miei pantaloni da ciclista sono realizzati all'80 percento in poliammide e al 20 percento in elastan, una miscela ampiamente utilizzata anche nei costumi da bagno. Questo tessuto non è trasparente per la telecamera a infrarossi. Anche se non si tratta di poliammide al 100 percento, è ragionevole pensare che le poliammidi non siano trasparenti nel vicino infrarosso.
Conclusione: non è un pericolo
Il colore visibile non dice nulla sull'aspetto di una superficie nell'immagine a infrarossi. Ad esempio, le foglie verdi di una pianta appaiono bianche, ma una pianta artificiale no. Il fattore decisivo è il materiale. Le piante vere contengono clorofilla, che riflette gli infrarossi in modo particolarmente intenso.
Un materiale può essere trasparente per alcune lunghezze d'onda e non per altre; è quindi teoricamente possibile che i vestiti siano trasparenti solo nell'immagine a infrarossi. In pratica, però, non ho ancora trovato nessun materiale di abbigliamento in cui questo sia effettivamente il caso.
La situazione è diversa nel caso dei vestiti.
La situazione è diversa con le termocamere: Le radiazioni termiche penetrano naturalmente nei tessuti sottili senza problemi. Ma con una risoluzione di 80 x 60 pixel, come nel caso della Cat S61, una termocamera non può essere utilizzata in modo improprio per fare del voyeurismo.
Gli infrarossi a onde corte riescono a malapena a vedere attraverso i vestiti, mentre quelli a onde lunghe possono essere ripresi solo con dispositivi speciali e con una scarsa risoluzione. Sono quindi giunto alla stessa conclusione del primo articolo su questo argomento: non è impossibile, ma è molto improbabile, che le telecamere a infrarossi vengano utilizzate per svelare l'intimità. <p
David Lee
Senior Editor
David.Lee@digitecgalaxus.chIl mio interesse per il mondo IT e lo scrivere mi hanno portato molto presto a lavorare nel giornalismo tecnologico (2000). Mi interessa come possiamo usare la tecnologia senza essere usati a nostra volta. Fuori dall'ufficio sono un musicista che combina un talento mediocre con un entusiamso eccessivo.
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